内容正文:
微练(二十五)
导数与不等式证明
高考复习顶层设计 数学
第 ‹#› 页
微在字里 赢在行间
1
2
3
4
解
高考复习顶层设计 数学
第 ‹#› 页
微在字里 赢在行间
1
2
3
4
解
高考复习顶层设计 数学
第 ‹#› 页
微在字里 赢在行间
1
2
3
4
解
高考复习顶层设计 数学
第 ‹#› 页
微在字里 赢在行间
1
2
3
4
解
高考复习顶层设计 数学
第 ‹#› 页
微在字里 赢在行间
6
1
2
3
4
解
高考复习顶层设计 数学
第 ‹#› 页
微在字里 赢在行间
1
2
3
4
解
高考复习顶层设计 数学
第 ‹#› 页
微在字里 赢在行间
8
1
2
3
4
解
高考复习顶层设计 数学
第 ‹#› 页
微在字里 赢在行间
1
2
3
4
证明
高考复习顶层设计 数学
第 ‹#› 页
微在字里 赢在行间
1
2
3
4
解
高考复习顶层设计 数学
第 ‹#› 页
微在字里 赢在行间
1
2
3
4
解
高考复习顶层设计 数学
第 ‹#› 页
微在字里 赢在行间
1
2
3
4
证明
高考复习顶层设计 数学
第 ‹#› 页
微在字里 赢在行间
1
2
3
4
证明
高考复习顶层设计 数学
第 ‹#› 页
微在字里 赢在行间
1.已知函数f(x)=,当x=1时,f(x)有极大值.
(1)求实数a,b的值;
函数f(x)的定义域为(-∞,+∞),且f′(x)=,因为x=1时,f(x)有极大值,所以解得a=1,b=0,经检验,当a=1,b=0时,f(x)在x=1时有极大值,所以a=1,b=0.
(2)当x>0时,证明:f(x)<.
由(1)知,f(x)=,当x>0时,要证f(x)<,即证<,即证ex>x+1.设g(x)=ex-x-1,即g′(x)=ex-1,当x>0时,g′(x)=ex-1>0,所以g(x)在(0,+∞)上单调递增,所以g(x)>g(0)=0在(0,+∞)上恒成立,即ex-x-1>0在(0,+∞)上恒成立,即ex>x+1在(0,+∞)上恒成立,故当x>0时,f(x)<.
2.(2024·全国甲卷)已知函数f(x)=a(x-1)-ln x+1.
(1)求f(x)的单调区间;
因为f(x)=a(x-1)-ln x+1,所以f′(x)=a-=,x>0,若a≤0,则f′(x)<0恒成立,所以f(x)在(0,+∞)上单调递减,即f(x)的单调递减区间为(0,+∞),无单调递增区间;若a>0,则当0<x<时,f′(x)<0,当x>时,f′(x)>0,所以f(x)的单调递减区间为,单调递增区间为
.综上,当a≤0时,f(x)的单调递减区间为(0,+∞),无单调递增区间;当a>0时,f(x)的单调递减区间为,单调递增区间为.
(2)当a≤2时,证明:当x>1时,f(x)<ex-1恒成立.
解法一(作差法直接求导证明):设g(x)=a(x-1)-ln x+1-ex-1,只需证当x>1时g(x)<0即可.易知g′(x)=a--ex-1,令h(x)=g′(x),则h′(x)=-ex-1,由基本初等函数的单调性可知h′(x)在(1,+∞)上单调递减,则当x>1时,h′(x)<h′(1)=1-1=0,所以h(x)=g′(x)在(1,+∞)上单调递减,于是当x>1时,g′(x)<g′(1)=a-2,又a≤2,所以a-2≤0,则当x>1时,g′(x)<0,故g(x)在(1,+∞)上单调递减,所以当x>1时,g(x)<g(1)=0,即当x>1时,f(x)<ex-1恒成立.
解法二(放缩法):因为a≤2,所以当x>1时,ex-1-f(x)=ex-1-
a(x-1)+ln x-1≥ex-1-2x+ln x+1.令g(x)=ex-1-2x+ln x+1,则只需证当x>1时g(x)>0.易知g′(x)=ex-1-2+,令h(x)=g′(x),则h′(x)=ex-1-在(1,+∞)上单调递增,则当x>1时,h′(x)>h′(1)=0,所以h(x)=g′(x)在(1,+∞)上单调递增,所以当x>1时,g′(x)>g′(1)=0,故g(x)在(1,+∞)上单调递增,所以当x>1时,g(x)>g(1)=0,即当x>1时,f(x)<ex-1恒成立.
3.(2025·合肥模拟)已知函数f(x)=ex+x2-x-1.
(1)求f(x)的最小值;
由题意可得f′(x)=ex+2x-1,则函数f′(x)在R上单调递增,且f′(0)=0.所以由f′(x)>0,得x>0;由f′(x)<0,得x<0.则f(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,故f(x)min=f(0)=0.
(2)证明:ex+xln x+x2-2x>0.
要证ex+xln x+x2-2x>0,即证ex+x2-x-1>-xln x+x-1.由(1)可知当x>0时,f(x)>0恒成立.设g(x)=-xln x+x-1,x>0,则g′(x)=-ln x.由g′(x)>0,得0<x<1;由g′(x)<0,得x>1.则g(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,从而g(x)≤g(1)=0,故f(x)>g(x),即ex+xln x+x2-2x>0.
4.已知函数f(x)=ln x+-1.
(1)求函数f(x)的极值;
由题可知函数f(x)的定义域为{x|x>0}.因为f(x)=ln x+-1,所以f′(x)=-=,令f′(x)=0,得x=1.列表如下
x
(0,1)
1
(1,+∞)
f′(x)
-
0
+
f(x)
单调递减
极小值
单调递增
所以函数f(x)的极小值为f(1)=0,无极大值.
(2)证明:++…+<ln 2(n∈N*).
由(1)知f(x)≥0,即ln x+-1≥0,即ln x≥1-=,所以ln(x+1)≥(当x=0时,“=”成立).令x=(n∈N*),则ln>=,则ln>,即ln(1+n)-ln n>.所以
累加可得ln(2n)-ln n>++…+.即ln 2>+++…+.
$$